JP4650734B2 - Composite roll for rolling - Google Patents

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Description

本発明は、極めて優れた耐摩耗性をもつ圧延ロール用外層材を用いた圧延用複合ロールに関するものであり、特に熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールとして好適なものである。   The present invention relates to a composite roll for rolling using an outer layer material for rolling rolls having extremely excellent wear resistance, and is particularly suitable as a work roll used in a finishing row of a hot sheet rolling mill.

近年、圧延工場のさらなる生産性の向上やロール原単位の向上が求められており、特に熱間薄板圧延機に用いられるワークロールには高い耐摩耗性が要求される。さらに最近では、たとえば極微細粒径鉄鋼などに代表されるような被圧延材の機械的特性改善の為、圧延工程において高負荷操業が徐々に増加しており、それに使用されるロールには、耐摩耗性を飛躍的に向上させることが望まれている。   In recent years, there has been a demand for further improvements in productivity and roll unit consumption in rolling mills, and in particular, work rolls used in hot sheet rolling mills are required to have high wear resistance. More recently, for example, to improve the mechanical properties of the material to be rolled as represented by ultrafine grained steel and the like, high-load operation is gradually increasing in the rolling process, It is desired to dramatically improve the wear resistance.

そのため、耐摩耗性向上の要求に応えることを目論んだ圧延用ロールとして、遠心力鋳造で製造されてなるハイス系合金の外層をもつ遠心力鋳造製ハイスロールが使用されている。このハイス系外層材は、Cr、Mo、W、Vなどの合金元素を多量に含んでおり、その組織には、硬質な炭化物を含んでいる。ハイス系外層材は、これらの硬質な炭化物により硬さを高めるとともに、基地中の合金元素により室温および高温での高硬度を得たものである。   For this reason, centrifugal cast high speed rolls having an outer layer of high speed alloy manufactured by centrifugal casting are used as rolling rolls intended to meet the demand for improved wear resistance. This high-speed outer layer material contains a large amount of alloy elements such as Cr, Mo, W, and V, and its structure contains hard carbides. The high-speed outer layer material is obtained by increasing the hardness by these hard carbides and obtaining high hardness at room temperature and high temperature by the alloy elements in the matrix.

この種の従来の技術として例えば特許文献1には、化学成分が重量%で、C:1.0〜3.0%、Si:0.1〜3.0%、Mn:0.1〜2.0%、Cr:2.0〜10.0%、Mo:0.1〜10.0%、V:1.0〜10.0%、W:0.1〜10.0%の範囲で、かつMo+W≦10.0%の式の満たす合金成分および残部がFeおよび不純物からなる外層と、鋳鉄または鋳鋼の内層からなる中実または中空の遠心力鋳造複合ロールが記載されている。   As a conventional technique of this type, for example, Patent Document 1 discloses that the chemical components are by weight, C: 1.0 to 3.0%, Si: 0.1 to 3.0%, Mn: 0.1 to 2 0.0%, Cr: 2.0 to 10.0%, Mo: 0.1 to 10.0%, V: 1.0 to 10.0%, W: 0.1 to 10.0% In addition, a solid or hollow centrifugal cast composite roll is described which is composed of an alloy layer satisfying the formula Mo + W ≦ 10.0% and an outer layer composed of Fe and impurities as the balance, and an inner layer of cast iron or cast steel.

特許文献1によれば、外層材に付与させるべき耐摩耗性の確保のため添加するCr、V、Mo、W等の合金成分のうち、Mo、Wの含有量を最適の範囲とし、外層の耐摩耗性を確保しつつ前記の炭化物の偏析を防止し、実際の圧延におけるロールの偏摩耗、肌荒れを防止するものである。   According to Patent Literature 1, among alloy components such as Cr, V, Mo, and W added to ensure wear resistance to be imparted to the outer layer material, the content of Mo and W is set to an optimum range, and the outer layer This prevents segregation of the carbides while ensuring wear resistance, and prevents uneven roll wear and rough skin in actual rolling.

特許文献2には、C:3.5〜5.5%、Si:0.1〜1.5%、Mn:0.1〜1.2%、Cr:4.0〜12.0%、Mo:2.0〜8.0%、V:12.0〜18.0%、残部Fe及び不可避的不純物からなることを特徴とする熱間圧延用工具鋼が記載されている。前記熱間圧延用工具鋼について、またNb:8.0%以下を含有すること、さらにNi:5.5%以下を含有することが記載されている。また、熱間圧延用工具鋼からなる遠心力鋳造ロール用外層材において、0.2≦Nb/Vを満足する遠心力鋳造ロール用外層材が記載されている。   In Patent Document 2, C: 3.5 to 5.5%, Si: 0.1 to 1.5%, Mn: 0.1 to 1.2%, Cr: 4.0 to 12.0%, A hot-rolling tool steel characterized by Mo: 2.0 to 8.0%, V: 12.0 to 18.0%, the balance Fe and inevitable impurities is described. The hot rolling tool steel is described to contain Nb: 8.0% or less, and further Ni: 5.5% or less. Moreover, the outer layer material for centrifugal casting rolls satisfying 0.2 ≦ Nb / V in the outer layer material for centrifugal casting rolls made of hot rolling tool steel is described.

特許文献2によれば、耐摩耗性、耐クラック性、耐焼付き性を兼備し、工具として使用したときに相手材表面に損傷を発生させない熱間圧延用工具鋼を得ることができる。また、遠心鋳造しても偏析等を生じさせない圧延ロール用外層材を得ることができるものである。   According to Patent Document 2, it is possible to obtain tool steel for hot rolling that has both wear resistance, crack resistance, and seizure resistance, and does not cause damage to the surface of the counterpart material when used as a tool. In addition, an outer layer material for rolling rolls that does not cause segregation or the like even when subjected to centrifugal casting can be obtained.

また、特許文献3には、C含有量が2.0〜3.2%(重量%、以下同じ)であるハイス系鋳鉄材の外層の内面に、C:0.8〜1.9%、Si:3.0%以下、Mn:2.0%以下、Cr:6.0%以下、Mo:5.0%以下、W:5.0%以下、V:5.0%以下、残部実質的にFeからなる中間層が溶着一体化され、該中間層の内面に、C:0.2〜0.8%、Si:0.2〜3.0%、Mn:0.2〜2.0%、Cr:1.5%以下、Mo:1.0%以下、W:1.0%以下、V:1.5%以下、但しCr+Mo≧0.3%であり、残部実質的にFeからなる鋳鋼材の内層が溶着一体化されてなり、前記外層を構成するハイス系鋳鉄材は、C:2.0〜3.2%、Si:0.1〜2.0%、Mn:0.1〜2.0%、Cr:3〜10%、2×Mo+W:5〜22%、V:3〜8%、残部実質的にFeからなる圧延用複合ロールが記載されている。   Patent Document 3 discloses that C: 0.8 to 1.9% on the inner surface of the outer layer of a high-speed cast iron material having a C content of 2.0 to 3.2% (% by weight, hereinafter the same), Si: 3.0% or less, Mn: 2.0% or less, Cr: 6.0% or less, Mo: 5.0% or less, W: 5.0% or less, V: 5.0% or less, the balance substance In particular, an intermediate layer made of Fe is welded and integrated, and C: 0.2-0.8%, Si: 0.2-3.0%, Mn: 0.2-2. 0%, Cr: 1.5% or less, Mo: 1.0% or less, W: 1.0% or less, V: 1.5% or less, provided that Cr + Mo ≧ 0.3%, with the balance being substantially Fe An inner layer of a cast steel material made of the above is welded and integrated, and the high-speed cast iron material constituting the outer layer is C: 2.0 to 3.2%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn: 0 0.1-2.0%, Cr: 3-10%, 2 × Mo + W: 5-22%, V: 3-8 %, And the balance is substantially composed of Fe.

特許文献3によれば、外層、中間層及び内層との溶着状態が良好であり、かつ、外層は所定の耐摩耗性を具備し、内層は所定の強靱性を具備することができるから、高品質の鉄鋼圧延用ロールを製造することができるものである。   According to Patent Document 3, the welded state with the outer layer, the intermediate layer, and the inner layer is good, the outer layer has a predetermined wear resistance, and the inner layer can have a predetermined toughness. A quality roll for rolling steel can be manufactured.

特開平8−60289号公報JP-A-8-60289 特開平9−256108号公報JP-A-9-256108 特開平9−209071号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-209071

圧延ロールの耐摩耗性を向上させる手段として、CおよびCと結合し金属炭化物を形成する合金元素を多く含ませ、ロール材の硬さを増すことが一般的に知られている。合金元素のうち特にVは、Cと結合し硬質なMC型炭化物を形成し耐摩耗性を向上させる。また、NbもVと同様にMC型炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる。   As a means for improving the wear resistance of a rolling roll, it is generally known to increase the hardness of the roll material by containing a large amount of alloy elements that combine with C and C to form a metal carbide. Among the alloy elements, V, in particular, combines with C to form a hard MC type carbide and improve wear resistance. Nb also forms MC-type carbides like V and improves wear resistance.

しかしながら、VやNbが過剰に含まれた溶湯を遠心力鋳造すると、遠心分離による偏析が発生する。たとえば特許文献1には、Vが10.0%を超えると、遠心力鋳造法の場合には形成される炭化物が軽いため内面に浮上し、圧延に用いる外層材外表面では含有量相当の炭化物が含まれないことが記載されている。このような現象は、遠心力鋳造鋳型内に鋳込まれた溶湯が凝固する際、その溶湯が初晶にてMC型炭化物を晶出する場合発生しやすい。この初晶MC型炭化物は比重が6g/cm程度と溶湯残液(比重7〜8g/cm程度)に対して比重が軽く、過剰に晶出すると遠心力により内面側に分離する為である。 However, when a molten metal containing excessive V or Nb is subjected to centrifugal force casting, segregation due to centrifugal separation occurs. For example, in Patent Document 1, when V exceeds 10.0%, the carbide formed in the case of centrifugal casting is light and floats on the inner surface, and the carbide corresponding to the content on the outer surface of the outer layer material used for rolling. Is not included. Such a phenomenon is likely to occur when the molten metal cast into the centrifugal casting mold solidifies to crystallize the MC type carbide in the primary crystal. The primary crystal MC type carbide are lighter specific gravity relative to a specific gravity of 6 g / cm 3 degree and the melt remaining liquid (specific gravity of about 7~8g / cm 3), excess by the crystallizes centrifugal force for separating the inner surface is there.

CおよびVやNbがある一定範囲を超えると溶湯より初晶MC型炭化物を形成し、その範囲は初晶投影状態図として種々のものが報告されている。たとえば、Feおよび合金よりなるC−V初晶投影状態図では、質量%でCが2.5%以上かつVが9.5%以上の領域では初晶にてMC型炭化物が晶出することが報告されている。また、Fe系合金よりなるC−Nb初晶投影状態図では、質量%でCが1.5%以上かつNbが4.0%以上の領域では初晶にてMC型炭化物が晶出することが報告されている。そこで、従来の遠心力鋳造されてなる圧延ロール用外層材は、初晶MC型炭化物を抑制し偏析を発生させないために、CおよびVやNbの含有量を制限している。   When C, V, and Nb exceed a certain range, primary MC type carbides are formed from the molten metal, and various ranges are reported as primary crystal projection phase diagrams. For example, in a CV primary crystal projection phase diagram made of Fe and an alloy, MC type carbides are crystallized in the primary crystal in the region where C is 2.5% or more and V is 9.5% or more by mass%. Has been reported. Moreover, in the C—Nb primary crystal projection phase diagram made of an Fe-based alloy, MC type carbides crystallize in the primary crystal in the region where C is 1.5% or more and Nb is 4.0% or more by mass%. Has been reported. Therefore, the conventional outer layer material for rolling rolls cast by centrifugal force restricts the content of C, V and Nb in order to suppress primary crystal MC type carbides and prevent segregation.

また、炭化物の比重を大きくすることで遠心分離による偏析を防止する手段も提案されている。たとえば、前述の特許文献2には、VC炭化物はその比重が母溶湯に対して小さく、遠心力鋳造を行なうと偏析する。NbはVと複合炭化物{V,Nb}Cを形成し、V単独の炭化物のときより比重を増大させる。それにより、遠心分離による偏析を防止することが記載されている。また、遠心力鋳造法で製造した場合に均一なロール用外層材を得るためには、0.2≦Nb/Vとしなければならないことが記載されている。また、Vが18.0%を超えると焼付き性向上の効果が飽和するとともに、溶解不良等の製造上の問題を生じる危険がある。NbはVと複合炭化物{V,Nb}Cを形成するが、8.0%を超えると溶解不良等の製造上の問題を生じることが記載されている。   In addition, means for preventing segregation due to centrifugation by increasing the specific gravity of the carbide has been proposed. For example, in Patent Document 2 described above, VC carbide has a specific gravity smaller than that of the mother molten metal, and segregates when centrifugal casting is performed. Nb forms a composite carbide {V, Nb} C with V, and increases the specific gravity as compared with a carbide of V alone. Thus, it is described that segregation due to centrifugation is prevented. Further, it is described that in order to obtain a uniform outer layer material for rolls when manufactured by the centrifugal casting method, 0.2 ≦ Nb / V must be satisfied. On the other hand, if V exceeds 18.0%, the effect of improving the seizure property is saturated and there is a risk of producing problems such as poor dissolution. Nb forms composite carbides {V, Nb} C with V, but it is described that when it exceeds 8.0%, problems in production such as poor dissolution occur.

また、このような多量の合金成分が添加された外層の内面に内層を形成する場合、外層と内層との間に引け巣や炭化物偏析等の溶着不良が発生したり、外層から内層へ多量の合金成分が混入するため、内層の強靱性が劣化するという問題があった。特許文献3には、高C材料の外層と低C材料の内層を有する複合ロールを遠心力鋳造により作製するに際し、中間層を設けることで前記の問題を抑制できることが記載されている。   In addition, when forming the inner layer on the inner surface of the outer layer to which such a large amount of alloy component is added, welding defects such as shrinkage cavities and carbide segregation occur between the outer layer and the inner layer, or a large amount of from the outer layer to the inner layer. There was a problem that the toughness of the inner layer deteriorated due to the mixing of alloy components. Patent Document 3 describes that when the composite roll having an outer layer of a high C material and an inner layer of a low C material is produced by centrifugal casting, the above problem can be suppressed by providing an intermediate layer.

このように、従来の遠心力鋳造製ハイス系外層材の耐摩耗性を飛躍的に向上させるには、VおよびNbを多量に添加すればよいが、前述の通り実際には製造上極めて困難である。また、VおよびNbの炭化物の量が増加すると、耐摩耗性に優れる一方で、炭化物の比重により外層材の内面に偏析が生じ、内面との溶着部分に炭化物偏析が発生するため、外層材と内層材の溶着が困難となる。   Thus, in order to drastically improve the wear resistance of the conventional centrifugally cast high-speed outer layer material, a large amount of V and Nb may be added. However, as described above, it is actually very difficult to manufacture. is there. Further, when the amount of carbides of V and Nb is increased, the wear resistance is excellent, while segregation occurs on the inner surface of the outer layer material due to the specific gravity of the carbide, and carbide segregation occurs at the welded portion with the inner surface. It becomes difficult to weld the inner layer material.

そこで本発明は、従来の遠心力鋳造製ハイス系外層材における問題点を解消し、格段に耐摩耗性に優れるとともに、外層と内層が健全に溶着された圧延用複合ロールの提供を目的とする。   Accordingly, the present invention aims to provide a composite roll for rolling in which the problems in the conventional high speed outer layer material made by centrifugal casting are solved, the wear resistance is remarkably excellent, and the outer layer and the inner layer are welded soundly. .

本発明の圧延用複合ロールは、特にC、V等の合金量が格段に多く添加されている外層と鋳鉄、鋳鋼からなる内層の間に中間層を設け、外層と内層の接合強化を図ったことに最大の特徴がある。   The composite roll for rolling according to the present invention is provided with an intermediate layer between an outer layer to which an alloy amount such as C and V is added in a particularly large amount and an inner layer made of cast iron and cast steel, thereby strengthening the bonding between the outer layer and the inner layer. The biggest feature is.

すなわち、本発明の第1の圧延用複合ロールは、遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にMC炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のMC炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる外層であって、化学成分が質量%で、C:4.5%を超え9.0%以下、Si:0.1%を超え3.5%以下、Mn:0.1%を超え3.5%以下、V:18.0%を超え40.0%以下を含有し残部Feおよび不可避的不純物元素からなる外層と、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼および鋳鋼のいずれかからなる内層と、前記外層と内層との間に中間層を有し、外層と中間層との間の引張強度が400MPa以上であることを特徴とする。 That is, in the first rolling composite roll of the present invention, a layer in which MC carbide is concentrated is formed on the inner surface side of the centrifugal casting mold by centrifugal casting, so that MC carbide on the outer surface side of the roll is present. After removing the poor layer, the outer layer is obtained, the chemical composition is mass%, C: more than 4.5% and 9.0% or less, Si: more than 0.1% and 3.5% or less, Mn : More than 0.1% and less than 3.5%, V: more than 18.0% and less than 40.0%, the outer layer consisting of the balance Fe and inevitable impurity elements, flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron, An inner layer made of either graphite steel or cast steel has an intermediate layer between the outer layer and the inner layer, and a tensile strength between the outer layer and the intermediate layer is 400 MPa or more.

また、本発明の第2の圧延用複合ロールは、遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にMC炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のMC炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる外層であって、化学成分が質量%で、C:4.5%を超え9.0%以下、Si:0.1%を超え3.5%以下、Mn:0.1%を超え3.5%以下、V:18.0%を超え40.0%以下を含有し残部Feおよび不可避的不純物元素からなる外層と、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼および鋳鋼のいずれかからなる内層と、前記外層と内層との間に中間層を有する圧延用複合ロールにおいて、外層と中間層との間の接合境界部を含む引張試験片を引張試験に供したとき、引張破断位置が接合境界部を除く外層または中間層に存することを特徴とする。 In the second rolling composite roll of the present invention, a layer in which MC carbide is concentrated is formed on the inner surface side of the centrifugal casting mold by centrifugal casting, so that MC carbide on the outer surface side of the roll is present. After removing the poor layer, the outer layer is obtained, the chemical composition is mass%, C: more than 4.5% and 9.0% or less, Si: more than 0.1% and 3.5% or less, Mn : More than 0.1% and less than 3.5%, V: more than 18.0% and less than 40.0%, the outer layer consisting of the balance Fe and inevitable impurity elements, flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron, In a composite roll for rolling having an inner layer made of either graphite steel or cast steel and an intermediate layer between the outer layer and the inner layer, a tensile test piece including a joint boundary between the outer layer and the intermediate layer is used for a tensile test. When applied, the tensile fracture position must be in the outer layer or intermediate layer excluding the joint boundary. The features.

また、前記中間層の厚みがロール軸方向に対して垂直な断面において5mm以上であることを特徴とする。   The intermediate layer has a thickness of 5 mm or more in a cross section perpendicular to the roll axis direction.

また、前記中間層は化学成分が質量%で、C:0.5〜3.0%、Si:0.1〜3.0%、Mn:0.1〜3.0%を含有したFe基合金からなることを特徴とする。   In addition, the intermediate layer has a chemical component of mass%, Fe: C: 0.5-3.0%, Si: 0.1-3.0%, Mn: 0.1-3.0% It is made of an alloy.

さらに、前記外層にCr:1.0%を超え15.0%以下、Mo:0.5%を超え10.0%以下およびW:1.0%を超え40.0%以下のいずれか1種または2種以上を含有することを特徴とする。   Further, any one of Cr: more than 1.0% and 15.0% or less, Mo: more than 0.5% and 10.0% or less, and W: more than 1.0% and 40.0% or less in the outer layer. It contains a seed or two or more kinds.

前記外層中のVの一部またはすべてを、質量%で下記(1)式を満足する範囲のNbで置換することを特徴とする。
18.0%<V%+0.55×Nb%≦40.0% ・・・(1)
A part or all of V in the outer layer is substituted with Nb in a range satisfying the following formula (1) in mass%.
18.0% <V% + 0.55 × Nb% ≦ 40.0% (1)

さらに前記外層が下記(2)式を満足することを特徴とする。
0<C%−0.2×(V%+0.55×Nb%)≦2.0% ...(2)
Further, the outer layer satisfies the following expression (2).
0 <C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) ≦ 2.0%. . . (2)

さらに前記外層が質量%で、Ni:2.0%以下(0%を含む)およびCo:10.0%以下(0%を含む)のいずれか1種または2種を含有することを特徴とする。 Furthermore, the outer layer contains , by mass%, any one or two of Ni: 2.0% or less (including 0%) and Co: 10.0% or less (including 0%). To do.

さらに前記外層が質量%で、Ti:0.5%以下(0%を含む)およびAl:0.5%以下(0%を含む)のいずれか1種または2種を含有することを特徴とする。 Furthermore, the outer layer contains , by mass%, any one or two of Ti: 0.5% or less (including 0%) and Al: 0.5% or less (including 0%). To do.

まず、本発明における外層の化学成分(質量%)の限定理由について説明する。なお、本発明の外層の化学成分とは、溶湯成分ではなく、最終ロール製品における外層の成分である。   First, the reason for limiting the chemical component (% by mass) of the outer layer in the present invention will be described. In addition, the chemical component of the outer layer of the present invention is not a molten metal component but a component of the outer layer in the final roll product.

C:4.5%を超え9.0%以下
Cは、おもにVもしくはNbなどの合金元素と結合しMC型炭化物を形成することで耐摩耗性に寄与する必須の元素である。また、残部はおもに基地中に固溶もしくは合金元素とともに極微細に析出し基地を強化することでも耐摩耗性に寄与する。Cが4.5%以下ではMC型炭化物の量が不足し、十分な耐摩耗性が得られない。一方、Cが9.0%を超えると、炭化物の総量が過多となり耐クラック性が劣化する。
C: More than 4.5% and not more than 9.0% C is an essential element that contributes to wear resistance by combining with alloy elements such as V or Nb to form MC type carbides. Further, the remainder contributes to the wear resistance by strengthening the base mainly by solid solution or precipitation with alloy elements in the base. When C is 4.5% or less, the amount of MC type carbide is insufficient, and sufficient wear resistance cannot be obtained. On the other hand, if C exceeds 9.0%, the total amount of carbides becomes excessive and crack resistance deteriorates.

Si:0.1%を超え3.5%以下
Siは、溶湯中で脱酸剤として作用する。Siが0.1%以下では脱酸効果が不足して鋳造欠陥を生じやすい。また、3.5%を超えると脆化する。好ましい範囲は0.2〜2.5%であり、さらに好ましい範囲としては0.2%〜1.5%である。
Si: more than 0.1% and 3.5% or less Si acts as a deoxidizer in the molten metal. When Si is 0.1% or less, the deoxidation effect is insufficient and casting defects are likely to occur. Moreover, when it exceeds 3.5%, it will embrittle. A preferable range is 0.2 to 2.5%, and a more preferable range is 0.2% to 1.5%.

Mn:0.1%を超え3.5%以下
Mnは、溶湯の脱酸や不純物であるSをMnSとして固定し、0.1%を超えると効果がある。Mnが3.5%を超えると残留オーステナイトを生じやすくなり安定して硬さを維持できず、耐摩耗性や耐肌荒れ性が劣化しやすくなる。好ましい範囲は0.2〜2.5%であり、さらに好ましい範囲は0.2〜1.5%である。
Mn: More than 0.1% and 3.5% or less Mn is effective when deoxidation of molten metal or S, which is an impurity, is fixed as MnS and exceeds 0.1%. When Mn exceeds 3.5%, retained austenite is likely to be generated, and the hardness cannot be stably maintained, and wear resistance and rough skin resistance are likely to be deteriorated. A preferable range is 0.2 to 2.5%, and a more preferable range is 0.2 to 1.5%.

V:18.0%を超え40.0%以下
Vは、おもにCと結合しMC型炭化物を形成する本発明の重要な元素である。本発明の特徴の一つは、外層材に極めて多量のMC型炭化物を含むことにある。Vが18.0%以下では、MC型炭化物の量が不足し、十分な耐摩耗性が得られない。一方、Vが40.0%を超えると、MC型炭化物が過剰になり、基地が不足する。基地が不足すると、クラックが組織中の炭化物を伝播して拡大するため耐クラック性が劣化する。
V: more than 18.0% and not more than 40.0% V is an important element of the present invention that mainly bonds with C to form MC type carbide. One of the features of the present invention is that the outer layer material contains a very large amount of MC type carbide. When V is 18.0% or less, the amount of MC type carbide is insufficient, and sufficient wear resistance cannot be obtained. On the other hand, if V exceeds 40.0%, MC type carbides become excessive and the base becomes insufficient. If the base is insufficient, crack resistance deteriorates because the crack propagates through the carbide in the structure and expands.

Cr:1.0%を超え15.0%以下
Crは、基地に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でCと結合し極微細な炭化物として析出し基地を強化する。Crが1.0%以下では、基地強化の効果が十分に得られない。また、15.0%を超えるとMなどMC型炭化物以外の炭化物が特に増加もしくは粗大化し、耐クラック性が低下する。より好ましいCrの範囲は、3.0%〜9.0%である。
Cr: more than 1.0% and not more than 15.0% Cr dissolves in the matrix and enhances hardenability, and partly bonds with C in the matrix and precipitates as ultrafine carbides to strengthen the matrix. When Cr is 1.0% or less, the effect of strengthening the base cannot be obtained sufficiently. Moreover, when it exceeds 15.0%, carbides other than MC type carbides such as M 7 C 3 are particularly increased or coarsened, and crack resistance is lowered. A more preferable range of Cr is 3.0% to 9.0%.

Mo:0.5%を超え10.0%以下
Moは、基地に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でCと結合し極微細な炭化物として析出し基地を強化する。さらに、Moの一部はVやNbなどとともにMC型炭化物を形成する。Moが0.5%以下では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、10.0%を超えるとMCやMCなどMC型炭化物以外の炭化物が特に増加もしくは粗大化し、耐クラック性が低下する。より好ましいMoの範囲としては、0.5%を超え5.0%以下である。
Mo: more than 0.5% and 10.0% or less Mo dissolves in the matrix and enhances hardenability, and partly bonds with C in the matrix and precipitates as ultrafine carbides to strengthen the matrix. Further, a part of Mo forms MC type carbide together with V, Nb and the like. When Mo is 0.5% or less, the effect of strengthening the base cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if it exceeds 10.0%, carbides other than MC type carbides such as M 3 C and M 6 C are particularly increased or coarsened, and crack resistance is lowered. A more preferable range of Mo is more than 0.5% and not more than 5.0%.

W:1.0%を超え40.0%以下
Wは、基地に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でCと結合し極微細な炭化物として析出し基地を強化する。さらに、Wの一部はVやNbなどとともにMC型炭化物を形成する。Wが1.0%以下では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、40.0%を超えると特にMCなどMC型炭化物以外の炭化物が生成もしくは過剰に増加し、耐クラック性が低下する。より好ましいWの範囲としては、5.0%〜40.0%であり、さらに好ましくは、5.0%〜20.0%である。
W: more than 1.0% and 40.0% or less W is solid-solved in the matrix to improve hardenability, and partly bonds with C in the matrix and precipitates as ultrafine carbides to strengthen the matrix. Further, a part of W forms MC type carbide together with V, Nb and the like. If W is 1.0% or less, the effect of strengthening the base cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 40.0%, carbides other than MC type carbides such as M 6 C are generated or excessively increased, and crack resistance decreases. A more preferable range of W is 5.0% to 40.0%, and further preferably 5.0% to 20.0%.

本発明の外層材には耐摩耗性を十分に発揮する為に必要な基地を得るために、基地の強化元素であるCr、MoもしくはWの少なくともいずれか1種または2種以上を含有させることが望ましい。   In order to obtain a base necessary for fully exhibiting the wear resistance, the outer layer material of the present invention contains at least one kind or two or more kinds of Cr, Mo or W which are base strengthening elements. Is desirable.

18.0%<V%+0.55×Nb%≦40.0%
Nbは、MC型炭化物を形成する点でVと同様の作用がある。Nbは原子量の比より質量%で1V%に対し0.55×Nb%で等価式で代替可能であるため、前式の範囲で含まれるVの一部もしくはすべてをNbで置換することができる。
18.0% <V% + 0.55 × Nb% ≦ 40.0%
Nb has the same effect as V in that it forms MC type carbides. Since Nb can be replaced by an equivalent formula at 0.55 × Nb% per 1% by mass based on the atomic weight ratio, part or all of V included in the range of the previous formula can be replaced with Nb. .

0<C%−0.2×(V%+0.55×Nb%)≦2.0%
C%−0.2×(V%+0.55Nb%)の値が0以下となると、MC型炭化物の量が十分に得られなくなるとともに、基地中にVやNbが過剰となり基地の硬さが得られず耐摩耗性が低下する。また、C%−0.2×(V%+0.55Nb%)の値が2.0%を超えると、MC型炭化物以外の炭化物が形成もしくは増加し、耐クラック性が劣化する。
0 <C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) ≦ 2.0%
When the value of C% −0.2 × (V% + 0.55Nb%) is 0 or less, the amount of MC type carbide cannot be obtained sufficiently, and V and Nb become excessive in the base, and the hardness of the base It cannot be obtained and wear resistance is reduced. On the other hand, if the value of C% −0.2 × (V% + 0.55Nb%) exceeds 2.0%, carbides other than MC type carbides are formed or increased, and crack resistance is deteriorated.

また、圧延用ロールの用途、使用方法等に応じて、本発明の外層材には以下の成分を選択的に添加することができる。   Moreover, the following components can be selectively added to the outer layer material of the present invention in accordance with the use and usage method of the roll for rolling.

Ni:2.0%以下
Niは基地に固溶し、基地の焼入れ性を向上させるのに有効である。Niが2.0%を超えると基地のオーステナイトが安定するため、基地硬さが十分に得られない。
Ni: 2.0% or less Ni dissolves in the base and is effective in improving the hardenability of the base. When Ni exceeds 2.0%, the base austenite is stabilized, and the base hardness cannot be sufficiently obtained.

Co:10.0%以下
Coは基地に固溶し、基地強化の効果がある。また、高温においても基地の硬さを維持できる。Coが10.0%を超えると靭性が低下する。一方Coは高価であるので、経済性と使用条件を考慮し含有量を決定すればよい。
Co: 10.0% or less Co dissolves in the base and has the effect of strengthening the base. In addition, the hardness of the base can be maintained even at high temperatures. If Co exceeds 10.0%, the toughness decreases. On the other hand, since Co is expensive, the content may be determined in consideration of economy and use conditions.

Ti:0.5%以下
Tiは、溶湯中で脱酸剤として作用するほか、Nと結合して窒化物を形成し、MC型炭化物の核となり、MC型炭化物を微細にする効果がある。また一部はCと結合してMC型炭化物の一部となる。Tiの効果は0.5%以下で十分である。
Ti: 0.5% or less Ti acts as a deoxidizer in the molten metal, and also has the effect of combining with N to form nitrides and forming MC type carbide nuclei and making the MC type carbides fine. A part of it is combined with C to become a part of MC type carbide. A Ti effect of 0.5% or less is sufficient.

Al:0.5%以下
Alは、溶湯中で脱酸剤として作用するほか、MC型炭化物を微細にする効果がある。0.5%を超えると焼入れ性を悪化させ十分な基地硬さが得がたく好ましくない。
Al: 0.5% or less Al acts as a deoxidizer in the molten metal and has the effect of making the MC carbide fine. If it exceeds 0.5%, the hardenability is deteriorated, and it is difficult to obtain sufficient base hardness.

次に、本発明の中間層について説明する。本発明の外層は耐摩耗性を確保するため高合金成分である。そのため、外層と内層を接合した場合、外層から内層に合金成分が混入し靭性が劣化する。さらに、外層が高合金成分であるため、特にVおよびNbの炭化物が多量に存在し、遠心力鋳造を行った場合、炭化物の比重により外層材の内面に偏析が生じ、内面との溶着部分に偏在する炭化物層が発生するため、外層材と内層材の溶着が困難となる。そこで、中間層を外層と内層の間に介在させることで、内層への合金成分への混入および炭化物層を抑制することにより、外層と内層の溶着の強化を図った。   Next, the intermediate layer of the present invention will be described. The outer layer of the present invention is a high alloy component in order to ensure wear resistance. Therefore, when the outer layer and the inner layer are joined, alloy components are mixed from the outer layer to the inner layer, and toughness deteriorates. In addition, since the outer layer is a high alloy component, a large amount of carbides of V and Nb exist, and particularly when centrifugal casting is performed, segregation occurs on the inner surface of the outer layer material due to the specific gravity of the carbide, and the welded portion with the inner surface Since an unevenly distributed carbide layer is generated, it is difficult to weld the outer layer material and the inner layer material. Therefore, by interposing the intermediate layer between the outer layer and the inner layer, mixing of the alloy components into the inner layer and the carbide layer are suppressed, thereby strengthening the welding between the outer layer and the inner layer.

本発明の圧延用複合ロールにおいては、外層と中間層との間の引張強度が400MPa以上であることを特徴とする。これにより、圧延使用時に発生する応力振幅によって疲労し外層が剥離しロール破壊することを防止できる。より好ましい外層と中間層との間の引張強度は500MPa以上である。   The composite roll for rolling according to the present invention is characterized in that the tensile strength between the outer layer and the intermediate layer is 400 MPa or more. Thereby, it is possible to prevent the outer layer from peeling off and roll breaking due to the stress amplitude generated during rolling use. More preferably, the tensile strength between the outer layer and the intermediate layer is 500 MPa or more.

また、外層と中間層との間の接合境界部を含む引張試験片を引張試験に供したとき、引張破断位置が接合境界部を除く部位すなわち外層または中間層に存するようにすれば、引張応力の極大部になり疲労破壊の起点となりうる弱点部が接合境界部を除く部位に位置することになり、熱間薄板圧延機のワークロールのような高負荷条件においても十分耐えることが可能となる。   In addition, when a tensile test piece including a joining boundary portion between the outer layer and the intermediate layer is subjected to a tensile test, if the tensile fracture position exists in a portion excluding the joining boundary portion, that is, the outer layer or the intermediate layer, the tensile stress The weak point that can become the starting point of fatigue failure is located at the site excluding the joint boundary, and it can withstand even high load conditions such as work rolls in hot sheet rolling mills. .

次に、中間層の成分(質量%)の限定理由を説明する。なお、本発明の中間層の成分とは、溶湯成分ではなく、最終ロール製品における中間層の成分である。   Next, the reason for limiting the component (mass%) of the intermediate layer will be described. In addition, the component of the intermediate | middle layer of this invention is not a molten metal component but the component of the intermediate | middle layer in a final roll product.

C:0.5〜3.0%
Cは強度向上に寄与するが、0.5%未満では溶着が不十分になりやすく、中間層と外層または内層の境界部に鋳巣等の欠陥が生成しやすい。また、Cが3.0%を超えると炭化物が過多となり強度が低下しやすい。より好ましいCの範囲は0.8〜2.4%である。
C: 0.5 to 3.0%
C contributes to improving the strength, but if it is less than 0.5%, the welding tends to be insufficient, and defects such as cast holes are likely to be generated at the boundary between the intermediate layer and the outer layer or the inner layer. On the other hand, if C exceeds 3.0%, carbides are excessive and the strength tends to be lowered. A more preferable range of C is 0.8 to 2.4%.

Si:0.1〜3.0%
Siは、溶湯中で脱酸剤として作用する。Siが0.1%以下では脱酸効果が不足して鋳造欠陥を生じやすい。また、3.0%を超えると焼入れ性が低下し脆化するため、中間層としては不適となる。Siのより好ましい範囲は0.2〜1.5%であり、さらに好ましい範囲としては0.2%〜1.0%である。
Si: 0.1-3.0%
Si acts as a deoxidizer in the molten metal. When Si is 0.1% or less, the deoxidation effect is insufficient and casting defects are likely to occur. On the other hand, if it exceeds 3.0%, the hardenability is lowered and embrittled, so that it is not suitable as an intermediate layer. A more preferable range of Si is 0.2 to 1.5%, and a more preferable range is 0.2% to 1.0%.

Mn:0.1〜3.0%
Mnは、溶湯の脱酸や不純物であるSをMnSとして固定し、0.1%を超えると効果がある。Mnが3.0%を超えると脆化しやすくなり中間層としては不適となる。Mnのより好ましい範囲は0.2〜1.5%であり、さらに好ましい範囲は0.2〜1.0%である。
Mn: 0.1 to 3.0%
Mn is effective when deoxidation of molten metal or S, which is an impurity, is fixed as MnS and exceeds 0.1%. If Mn exceeds 3.0%, it tends to become brittle and unsuitable as an intermediate layer. A more preferable range of Mn is 0.2 to 1.5%, and a more preferable range is 0.2 to 1.0%.

中間層には上記以外にも、目的に応じて、Ni、Cr、Mo、W、V、Nb、Co、Ti、Al等の合金元素が混入してもよい。また、ロール軸方向に対して垂直な断面における中間層の厚みが5mm未満では、前記混入した合金元素が中間層中で均一に分布せず、炭化物偏析等の溶着不良を起こしやすい。中間層の厚みのより好ましい範囲は10〜50mmである。50mmを超えると中間層自体の欠陥が発生しやすくなり靭性劣化の原因となる。   In addition to the above, alloy elements such as Ni, Cr, Mo, W, V, Nb, Co, Ti, and Al may be mixed in the intermediate layer depending on the purpose. In addition, when the thickness of the intermediate layer in a cross section perpendicular to the roll axis direction is less than 5 mm, the mixed alloy elements are not uniformly distributed in the intermediate layer, and poor welding such as carbide segregation is likely to occur. A more preferable range of the thickness of the intermediate layer is 10 to 50 mm. If it exceeds 50 mm, defects in the intermediate layer itself tend to occur and cause toughness deterioration.

本発明の圧延用複合ロールの内層については、中間層と内層との健全な溶着を得るため、球状黒鉛鋳鉄、片状黒鉛鋳鉄などの鋳鉄系合金や黒鉛鋼や鋳鋼のように、強靭な材料が望ましい。また、本発明の圧延用複合ロールの中間層については、その用途や目的に応じて複数の中間層を設けてもよい。   For the inner layer of the composite roll for rolling of the present invention, in order to obtain a sound weld between the intermediate layer and the inner layer, a tough material such as cast iron alloys such as spheroidal graphite cast iron and flake graphite cast iron, graphite steel and cast steel Is desirable. Moreover, about the intermediate | middle layer of the composite roll for rolling of this invention, you may provide a some intermediate | middle layer according to the use and the objective.

本発明の圧延用複合ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性を発揮する。特に熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールで極めて優れた耐摩耗性を発揮し、圧延工場における生産性の向上やロール原単位の向上に寄与する。   The composite roll for rolling of the present invention exhibits excellent wear resistance in all work rolls for rolling. In particular, the work roll used in the finishing row of a hot sheet rolling mill exhibits extremely excellent wear resistance, contributing to the improvement of productivity in the rolling mill and the roll basic unit.

図1は本発明の遠心力鋳造されてなる圧延用複合ロールの断面図である。本発明の外層材は、初晶MC型炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を遠心力鋳造用鋳型内に鋳込み、遠心力鋳造することにより、内面側に初晶MC型炭化物を濃化した層を形成させる。図1において、イ部は初晶MC型炭化物が濃化した層である。ニ部は中間層である。ハ部は内層である。ロ部はそれ以外の部位である。圧延用複合ロールは、図1のロ部を、切削加工などにより除去して得ることができる。すなわち、初晶MC型炭化物が濃化した層のイ部を圧延使用層とした。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite roll for rolling formed by centrifugal casting according to the present invention. The outer layer material of the present invention concentrates the primary MC type carbide on the inner surface side by casting molten metal adjusted to a chemical composition for crystallizing primary MC type carbide into a casting mold for centrifugal force casting and centrifugal force casting. Formed layers. In FIG. 1, part a is a layer in which primary MC type carbides are concentrated. The second part is an intermediate layer. Part C is the inner layer. The part B is the other part. The composite roll for rolling can be obtained by removing the portion shown in FIG. 1 by cutting or the like. That is, the portion A of the layer enriched with the primary MC type carbide was used as the rolling layer.

本発明の外層の実施例(供試材No.1〜5)を遠心力鋳造で形成させた。そして、図1のイ部に相当する部位について調査した。また、比較例(供試材No.6〜7)および従来例(供試材No.8)を遠心力鋳造で形成した。各供試材は、鋳込後1000〜1200℃で焼入れを行い、500〜600℃で3回焼戻しを行う熱処理を行なった。これらの供試材において化学成分分析および圧延摩耗試験機による摩耗試験を行なった。また、これらの供試材から耐クラック性の評価として破壊靭性値用の試験片を取り出し破壊靭性値KICを測定した。   Examples of the outer layer of the present invention (test materials No. 1 to 5) were formed by centrifugal casting. And the site | part corresponded to (a) part of FIG. 1 was investigated. Moreover, the comparative example (test material No. 6-7) and the prior art example (test material No. 8) were formed by centrifugal casting. Each specimen was subjected to heat treatment after quenching at 1000 to 1200 ° C. and tempering at 500 to 600 ° C. three times. These specimens were subjected to chemical component analysis and a wear test using a rolling wear tester. Moreover, the test piece for fracture toughness values was taken out from these test materials as evaluation of crack resistance, and the fracture toughness value KIC was measured.

図2は圧延摩耗試験機の概略図を示す。図2において、圧延摩耗試験機は、圧延機1と、圧延材Sを余熱する加熱炉4と、圧延材Sを冷却する冷却水槽5と、圧延材Sの巻取り機6とテンションコントローラ7とから構成される。圧延機1には試験用ロール2、3が組み込まれる。試験用ロールは前記の供試材から作製し、外径60mm、内径40mm、幅40mmの小型スリーブロールを用いた。圧延摩耗試験機に試験用ロールを組み込み、試験条件が、圧延材料:SUS304、圧下率:25%、圧延速度:150m/min、圧延温度:900℃、圧延距離:300m/回、ロール冷却:水冷、ロール数:4重式にて試験を行った。圧延後、試験用ロールの表面に生じた摩耗の深さを触針式表面粗さ計により測定した。   FIG. 2 shows a schematic view of a rolling wear tester. In FIG. 2, the rolling wear tester includes a rolling mill 1, a heating furnace 4 that preheats the rolled material S, a cooling water tank 5 that cools the rolled material S, a winder 6 for the rolled material S, and a tension controller 7. Consists of Test rolls 2 and 3 are incorporated in the rolling mill 1. A test roll was prepared from the above-described test material, and a small sleeve roll having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 40 mm, and a width of 40 mm was used. A test roll is incorporated in the rolling wear tester, and the test conditions are rolling material: SUS304, rolling reduction: 25%, rolling speed: 150 m / min, rolling temperature: 900 ° C., rolling distance: 300 m / time, roll cooling: water cooling The number of rolls: The test was performed by a quadruple type. After rolling, the depth of wear generated on the surface of the test roll was measured with a stylus type surface roughness meter.

表1に本発明の圧延ロール用外層材の実施例(供試材No.1〜5)と比較例(供試材No.6〜7)および従来例(供試材No.8)の図1のイ部から分析した化学成分(質量%)と摩耗試験結果を示す。なお、表1中の式(1)はV%+0.55×Nb%の値であり、式(2)はC%−0.2×(V%+0.55×Nb%)の値である。   Table 1 shows examples of outer layer materials for rolling rolls according to the present invention (test materials No. 1 to 5), comparative examples (test materials No. 6 to 7), and conventional examples (test material No. 8). 1 shows chemical components (mass%) and wear test results analyzed from part A. In addition, Formula (1) in Table 1 is a value of V% + 0.55 × Nb%, and Formula (2) is a value of C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%). .

ここで図3に本発明の供試材No.1の金属組織を示す。図4に従来材の供試材No.8の金属組織を示す。図3において、白色に見える部分がMC型炭化物であり、黒色の部分は基地である。図4において、白色の微細粒状の部分がMC型炭化物、それ以外の白色の部分はMC型でない炭化物であり、黒色の部分は基地である。本発明材は従来材に比べMC型炭化物を多量に含んでいることが分かる。   Here, in FIG. 1 shows a metallographic structure. In FIG. 8 shows the metal structure. In FIG. 3, the part that appears white is MC type carbide, and the black part is the base. In FIG. 4, white fine-grained portions are MC-type carbides, other white portions are non-MC-type carbides, and black portions are bases. It turns out that this invention material contains MC type carbide | carbonized_material abundantly compared with the conventional material.

本発明の供試材No.1〜5の摩耗量は、従来材の供試材No.8に比べ半分以下であり、耐摩耗性が極めて良好である。また、本発明材は破壊靭性値KICも従来材以上であり、耐クラック性にも優れることがわかった。   Sample No. of the present invention. The wear amount of 1 to 5 is the test material No. It is less than half compared to 8, and the wear resistance is extremely good. Moreover, it was found that the material of the present invention has a fracture toughness value KIC that is higher than that of the conventional material and is excellent in crack resistance.

比較例の供試材No.6は、C%およびC%−0.2×(V%+0.55×Nb%)の値が本発明の範囲外であり、本発明よりも破壊靭性値KICは良好であるものの耐摩耗性が極めて劣る。   Sample No. of Comparative Example No. 6 has values of C% and C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) outside the range of the present invention, and the fracture toughness value KIC is better than that of the present invention, but wear resistance Is very inferior.

比較例の供試材No.7は、V%、Cr%、V%+0.55×Nb%、の値が本発明の範囲外であり、本発明より耐摩耗性は劣る。また、破壊靭性値KICも劣る。   Sample No. of Comparative Example No. 7 has values of V%, Cr%, V% + 0.55 × Nb% outside the scope of the present invention, and wear resistance is inferior to that of the present invention. Moreover, the fracture toughness value KIC is also inferior.

次に、本発明の圧延用複合ロールの中間層について検討を行った。表2に中間層の最終製品における化学成分(質量%)を示す。供試材No.11〜13は本発明の中間層材質である。供試材No.14、No.15は比較例であり、供試材No.16は従来の内層材質である球状黒鉛鋳鉄である。これらの材質を使用して、以下の溶着試験を行った。   Next, the intermediate layer of the composite roll for rolling of the present invention was examined. Table 2 shows chemical components (% by mass) in the final product of the intermediate layer. Specimen No. 11 to 13 are intermediate layer materials of the present invention. Specimen No. 14, no. 15 is a comparative example. Reference numeral 16 denotes spheroidal graphite cast iron which is a conventional inner layer material. Using these materials, the following welding test was performed.

溶着試験に用いる外層は表1に示す本発明材No.1とした。No.11〜15については、内径500mm、長さ1200mmの金型および遠心力鋳造機を用いて表1のNo.1に示す外層になるように調製された溶湯を注入し、所定の時間が経過した後、さらに表2のNo.11〜15に示す中間層になるように調製された溶湯を注入した。その後、外層と中間層が注入された鋳型を遠心力鋳造機より取り出し、ピット内に縦置きにし、鋳型下部から球状黒鉛鋳鉄からなる内層溶湯を注入し、複合ロールの製造を行った。   The outer layer used in the welding test is the material No. 1 of the present invention shown in Table 1. It was set to 1. No. For Nos. 11 to 15, No. 1 in Table 1 using a mold having an inner diameter of 500 mm and a length of 1200 mm and a centrifugal casting machine. After injecting a melt prepared so as to become the outer layer shown in FIG. The molten metal prepared so that it might become an intermediate | middle layer shown to 11-15 was inject | poured. Thereafter, the mold in which the outer layer and the intermediate layer were injected was taken out from the centrifugal casting machine, placed vertically in the pit, and the inner layer melt made of spheroidal graphite cast iron was injected from the lower part of the mold to manufacture a composite roll.

No.16については、内径500mm、長さ1200mmの金型および遠心力鋳造機を用いて溶湯を注入した。所定の時間が経過した後、外層が注入された鋳型を遠心力鋳造機より取り出し、ピット内に縦置きにし、鋳型下部から球状黒鉛鋳鉄からなる内層溶湯を注入し、中間層の無い複合ロールの製造を行った。   No. For No. 16, molten metal was injected using a mold having an inner diameter of 500 mm and a length of 1200 mm and a centrifugal casting machine. After a predetermined time has elapsed, the mold in which the outer layer is injected is taken out from the centrifugal casting machine, placed vertically in the pit, and the molten inner layer made of spheroidal graphite cast iron is injected from the lower part of the mold. Manufactured.

上記の試験ロールは鋳型と共に自然冷却し、ロールが室温になった時点で解体を行い、試験ロール素材を取り出した。ロール素材の胴体部において炭化物の少ない部分(図1のロ部)を旋盤加工にて除去し、外径350mm、胴長600mmの試験ロールを製造した。試験ロールに適正な熱処理を行った後、ロール胴体中央部よりステッキ加工により円盤型素材(ロール外層、接合境界部を含む素材)を切り出し、前記円盤型素材より各種試験片を採取した。   The test roll was naturally cooled together with the mold, and disassembled when the roll reached room temperature, and the test roll material was taken out. A portion with a small amount of carbide (the portion shown in FIG. 1) in the body portion of the roll material was removed by lathe processing to produce a test roll having an outer diameter of 350 mm and a body length of 600 mm. After performing an appropriate heat treatment on the test roll, a disc-shaped material (material including the outer layer of the roll and the joining boundary portion) was cut out from the center of the roll body by sticking, and various test pieces were collected from the disc-shaped material.

表2に示すように、本発明の供試材No.11〜13の境界は正常に溶着しており、外層と中間層との間の引張強度も480MPa以上であり中間層に適していることが判った。一方、C%の低い供試材No.14では、接合境界部に鋳巣が多量に存在し、溶着不良が発生しているのが認められ、外層と中間層との間の引張強度も非常に低い。また、C%の高い供試材No.15およびNo.16は接合境界部周辺に多量の炭化物偏析が認められ、引張強度も非常に低いことが判った。   As shown in Table 2, the test material No. The boundary of 11-13 was welded normally, and the tensile strength between an outer layer and an intermediate | middle layer was also 480 Mpa or more, and it turned out that it is suitable for an intermediate | middle layer. On the other hand, the test material No. In No. 14, it is recognized that there are a large amount of casting voids at the joint boundary and defective welding occurs, and the tensile strength between the outer layer and the intermediate layer is very low. Further, the test material No. 15 and no. In No. 16, a large amount of carbide segregation was observed around the joint boundary, and the tensile strength was found to be very low.

図5は本発明の供試材No.11の引張試験後の断面組織写真を示す。図5において、本発明の供試材は、外層と中間層との間の接合境界部に鋳巣や凝集した炭化物層はなく、外層側で破断していることがわかる。   FIG. 5 shows a specimen No. 1 of the present invention. The cross-sectional structure | tissue photograph after the tension test of 11 is shown. In FIG. 5, it can be seen that the test material of the present invention does not have a cast hole or an agglomerated carbide layer at the joint boundary between the outer layer and the intermediate layer, and is broken on the outer layer side.

図6は従来例の供試材No.16の引張試験後の断面組織写真を示す。図6において、従来例の供試材は、外層と内層との間の接合境界部に凝集した炭化物層があり、脆弱な接合境界部で破断していることがわかる。   FIG. 6 shows a conventional sample No. The cross-sectional structure | tissue photograph after 16 tensile tests is shown. In FIG. 6, it can be seen that the test material of the conventional example has an agglomerated carbide layer at the joint boundary between the outer layer and the inner layer, and is broken at the weak joint boundary.

図7は本発明の圧延用複合ロールの種々の形態を示す概略断面図である。図7の(a)は、本発明の外層イと、中間層ニと、内層ハよりなる中実ロールである。図7(b)は本発明の外層イと、中間層ニと、内層ハよりなる中空スリーブロールである。ヘは中空部である。図7(c)は本発明の外層イと、中間層ニと、内層ハよりなる中空スリーブロールを金属製の軸材ホに嵌合させたものである。なお、ここでいう外層イは、前述の図1におけるMC炭化物の乏しい層ロを加工除去したもので、MC炭化物が濃化した層イ部と同じものである。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing various forms of the composite roll for rolling of the present invention. (A) of FIG. 7 is a solid roll consisting of the outer layer i, the intermediate layer d, and the inner layer c of the present invention. FIG. 7 (b) shows a hollow sleeve roll comprising the outer layer i, the intermediate layer d, and the inner layer c of the present invention. F is a hollow part. FIG. 7 (c) shows a hollow sleeve roll made of an outer layer (i), an intermediate layer (d), and an inner layer (c) according to the present invention fitted to a metal shaft member (e). The outer layer (a) referred to here is the same as the layer (i) where MC carbide is concentrated in FIG.

また、本発明の圧延用複合ロールを製造し、実際に圧延を行ったところ、極めて優れた耐摩耗性を発揮することが確認できた。   Moreover, when the composite roll for rolling of this invention was manufactured and actually rolled, it has confirmed that very outstanding abrasion resistance was exhibited.

本発明の圧延用複合ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性を発揮する。特に熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールで極めて優れた耐摩耗性を発揮し、圧延工場における生産性の向上やロール原単位の向上に寄与する。   The composite roll for rolling of the present invention exhibits excellent wear resistance in all work rolls for rolling. In particular, the work roll used in the finishing row of a hot sheet rolling mill exhibits extremely excellent wear resistance, contributing to the improvement of productivity in the rolling mill and the roll basic unit.

本発明の遠心力鋳造されてなる圧延用複合ロールを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the composite roll for rolling formed by centrifugal force casting of this invention. 圧延摩耗試験機の概略図である。It is the schematic of a rolling wear tester. 本発明の供試材No.1の光学顕微鏡による組織写真である。Sample No. of the present invention. 1 is a structural photograph of 1 of an optical microscope. 従来材の供試材No.8の光学顕微鏡による組織写真である。Sample No. of conventional material 8 is a structural photograph of the optical microscope. 本発明の供試材No.11の引張試験後の断面組織写真を示す。Sample No. of the present invention. The cross-sectional structure | tissue photograph after the tension test of 11 is shown. 従来例の供試材No.16の引張試験後の断面組織写真を示す。Sample No. of conventional example The cross-sectional structure | tissue photograph after 16 tensile tests is shown. 本発明に係る圧延用複合ロールの種々の形態の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the example of the various form of the composite roll for rolling which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧延摩耗試験機、 2 試験用ロール、 3 試験用ロール、 4 加熱炉、
5 冷却水槽、 6 巻取り機、 7 テンションコントローラ、 S 圧延材、
イ MC型炭化物遠心分離濃化層、 ロ イを除く部位、 ハ 内層、
ニ 中間層、 ホ 軸材、 ヘ 中空部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling wear test machine, 2 Test roll, 3 Test roll, 4 Heating furnace,
5 Cooling water tank, 6 Winder, 7 Tension controller, S Rolled material,
(B) MC type carbide centrifugal concentrating layer, site excluding Lo, (c) inner layer,
D Intermediate layer, E Shaft material, F Hollow part

Claims (9)

遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にMC炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のMC炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる外層であって、化学成分が質量%で、C:4.5%を超え9.0%以下、Si:0.1%を超え3.5%以下、Mn:0.1%を超え3.5%以下、V:18.0%を超え40.0%以下を含有し残部Feおよび不可避的不純物元素からなる外層と、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼および鋳鋼のいずれかからなる内層と、前記外層と内層との間に中間層を有し、外層と中間層との間の引張強度が400MPa以上であることを特徴とする圧延用複合ロール。 By forming the MC carbide concentrated layer on the inner surface side of the centrifugal casting mold by centrifugal casting, and removing the layer on the outer surface side of the roll having poor MC carbide, the outer layer is obtained, Chemical component in mass%, C: more than 4.5% and 9.0% or less, Si: more than 0.1% and 3.5% or less, Mn: more than 0.1% and less than 3.5%, V : An outer layer containing more than 18.0% and not more than 40.0%, the balance being Fe and inevitable impurity elements, an inner layer made of flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron, graphite steel and cast steel, and the outer layer A composite roll for rolling, comprising an intermediate layer between the outer layer and the inner layer, wherein the tensile strength between the outer layer and the intermediate layer is 400 MPa or more. 遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にMC炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のMC炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる外層であって、化学成分が質量%で、C:4.5%を超え9.0%以下、Si:0.1%を超え3.5%以下、Mn:0.1%を超え3.5%以下、V:18.0%を超え40.0%以下を含有し残部Feおよび不可避的不純物元素からなる外層と、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼および鋳鋼のいずれかからなる内層と、前記外層と内層との間に中間層を有する圧延用複合ロールにおいて、外層と中間層との間の接合境界部を含む引張試験片を引張試験に供したとき、引張破断位置が接合境界部を除く外層または中間層に存することを特徴とする圧延用複合ロール。 By forming the MC carbide concentrated layer on the inner surface side of the centrifugal casting mold by centrifugal casting, and removing the layer on the outer surface side of the roll having poor MC carbide, the outer layer is obtained, Chemical component in mass%, C: more than 4.5% and 9.0% or less, Si: more than 0.1% and 3.5% or less, Mn: more than 0.1% and less than 3.5%, V : An outer layer containing more than 18.0% and not more than 40.0%, the balance being Fe and inevitable impurity elements, an inner layer made of flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron, graphite steel and cast steel, and the outer layer In a composite roll for rolling having an intermediate layer between the outer layer and the inner layer, when a tensile test piece including a joining boundary portion between the outer layer and the intermediate layer is subjected to a tensile test, the outer layer excluding the joining boundary portion has a tensile breaking position. Or the composite roll for rolling characterized by existing in an intermediate | middle layer. 前記中間層の厚みが5mm以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の圧延用複合ロール。 The rolling composite roll according to claim 1 or 2, wherein the intermediate layer has a thickness of 5 mm or more. 前記中間層は化学成分が質量%で、C:0.5〜3.0%、Si:0.1〜3.0%、Mn:0.1〜3.0%を含有したFe基合金からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧延用複合ロール。 The intermediate layer is made of an Fe-based alloy having a chemical composition of mass% and containing C: 0.5 to 3.0%, Si: 0.1 to 3.0%, and Mn: 0.1 to 3.0%. The composite roll for rolling according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記外層はさらに質量%で、Cr:1.0%を超え15.0%以下、Mo:0.5%を超え10.0%以下およびW:1.0%を超え40.0%以下のいずれか1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の圧延用複合ロール。 The outer layer is further in mass%, Cr: more than 1.0% to 15.0% or less, Mo: more than 0.5% to 10.0% or less, and W: more than 1.0% to 40.0% or less. Any 1 type, or 2 or more types is contained, The composite roll for rolling of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記外層中のVの一部またはすべてを、質量%で下記(1)式を満足する範囲のNbで置換することを特徴とする請求項1、2、5のいずれかに記載の圧延用複合ロール。
18.0%<V%+0.55×Nb%≦40.0% ・・・(1)
The composite for rolling according to any one of claims 1, 2, and 5, wherein a part or all of V in the outer layer is replaced with Nb in a range satisfying the following formula (1) by mass%. roll.
18.0% <V% + 0.55 × Nb% ≦ 40.0% (1)
さらに前記外層が下記(2)式を満足することを特徴とする請求項1、2、5、6のいずれかに記載の圧延用複合ロール。
0<C%−0.2×(V%+0.55×Nb%)≦2.0% ・・・(2)
Furthermore, the said outer layer satisfies the following (2) Formula, The composite roll for rolling in any one of Claim 1, 2, 5, 6 characterized by the above-mentioned.
0 <C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) ≦ 2.0% (2)
さらに前記外層が質量%で、Ni:2.0%以下(0%を含む)およびCo:10.0%以下(0%を含む)のいずれか1種または2種を含有することを特徴とする請求項1、2、5〜7のいずれかに記載の圧延用複合ロール。 Furthermore, the outer layer contains , by mass%, any one or two of Ni: 2.0% or less (including 0%) and Co: 10.0% or less (including 0%). The composite roll for rolling according to any one of claims 1, 2, and 5 to 7. さらに前記外層が質量%で、Ti:0.5%以下(0%を含む)およびAl:0.5%以下(0%を含む)のいずれか1種または2種を含有することを特徴とする請求項1、2、5〜8のいずれかに記載の圧延用複合ロール。 Furthermore, the outer layer contains , by mass%, any one or two of Ti: 0.5% or less (including 0%) and Al: 0.5% or less (including 0%). The composite roll for rolling according to any one of claims 1, 2, and 5 to 8.
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